Il 12 agosto 1953, la prima bomba all'idrogeno sovietica fu testata nel sito di test di Semipalatinsk.
E il 16 gennaio 1963, al culmine della Guerra Fredda, Nikita Krusciov ha annunciato al mondo che l'Unione Sovietica possiede nuove armi di distruzione di massa nel suo arsenale. Un anno e mezzo prima, in URSS era stata effettuata la più potente esplosione di una bomba all'idrogeno al mondo: una carica con una capacità di oltre 50 megatoni era stata fatta esplodere su Novaya Zemlya. Per molti versi, fu questa dichiarazione del leader sovietico a rendere il mondo consapevole della minaccia di un'ulteriore escalation della corsa agli armamenti nucleari: già il 5 agosto 1963 fu firmato a Mosca un accordo che vietava i test di armi nucleari nell'atmosfera , spazio esterno e sott'acqua.
Storia della creazione
La possibilità teorica di ottenere energia mediante fusione termonucleare era nota anche prima della seconda guerra mondiale, ma fu la guerra e la successiva corsa agli armamenti a sollevare la questione della creazione di un dispositivo tecnico per la creazione pratica di questa reazione. È noto che in Germania nel 1944 erano in corso lavori per avviare la fusione termonucleare comprimendo il combustibile nucleare utilizzando cariche di esplosivi convenzionali, ma non ebbero successo, poiché non riuscirono a ottenere le temperature e le pressioni necessarie. Gli Stati Uniti e l'URSS hanno sviluppato armi termonucleari dagli anni '40, avendo testato i primi dispositivi termonucleari quasi contemporaneamente all'inizio degli anni '50. Nel 1952, sull'atollo di Enewetok, gli Stati Uniti fecero esplodere una carica con una capacità di 10,4 megatoni (che è 450 volte la potenza della bomba sganciata su Nagasaki), e nel 1953 un ordigno con una capacità di 400 kilotoni è stato testato in URSS.I progetti dei primi dispositivi termonucleari non erano adatti per un vero uso in combattimento. Ad esempio, un dispositivo testato dagli Stati Uniti nel 1952 era una struttura fuori terra alta quanto un edificio di 2 piani e del peso di oltre 80 tonnellate. Il combustibile termonucleare liquido veniva immagazzinato al suo interno con l'aiuto di un'enorme unità di refrigerazione. Pertanto, in futuro, la produzione in serie di armi termonucleari è stata effettuata utilizzando combustibile solido - deuteruro di litio-6. Nel 1954, gli Stati Uniti testarono un dispositivo basato su di esso sull'atollo di Bikini e nel 1955 fu testato un nuovo termo sovietico nel sito di test di Semipalatinsk. bomba nucleare. Nel 1957, una bomba all'idrogeno fu testata nel Regno Unito. Nell'ottobre 1961, una bomba termonucleare con una capacità di 58 megatoni fu fatta esplodere in URSS su Novaya Zemlya, la bomba più potente mai testata dall'umanità, passata alla storia con il nome di "Zar Bomba".
L'ulteriore sviluppo mirava a ridurre le dimensioni del progetto delle bombe all'idrogeno al fine di garantire la loro consegna al bersaglio da parte di missili balistici. Già negli anni '60, la massa dei dispositivi era ridotta a diverse centinaia di chilogrammi e negli anni '70 i missili balistici potevano trasportare più di 10 testate contemporaneamente: si tratta di missili con più testate, ciascuna delle parti può colpire il proprio bersaglio . Ad oggi Stati Uniti, Russia e Gran Bretagna dispongono di arsenali termonucleari, test di cariche termonucleari sono stati effettuati anche in Cina (nel 1967) e in Francia (nel 1968).
Come funziona la bomba all'idrogeno
L'azione di una bomba all'idrogeno si basa sull'uso dell'energia rilasciata durante la reazione di fusione termonucleare di nuclei leggeri. È questa reazione che avviene all'interno delle stelle, dove, sotto l'influenza di temperature altissime e pressioni gigantesche, i nuclei di idrogeno si scontrano e si fondono in nuclei di elio più pesanti. Durante la reazione, parte della massa dei nuclei di idrogeno viene convertita in una grande quantità di energia: grazie a ciò, le stelle rilasciano costantemente un'enorme quantità di energia. Gli scienziati hanno copiato questa reazione usando gli isotopi dell'idrogeno - deuterio e trizio, che hanno dato il nome di "bomba all'idrogeno". Inizialmente, sono stati utilizzati isotopi liquidi di idrogeno per produrre cariche, e successivamente è stato utilizzato il deuteruro di litio-6, un composto solido di deuterio e un isotopo di litio.
Il deuteruro di litio-6 è il componente principale della bomba all'idrogeno, combustibile termonucleare. Conserva già il deuterio e l'isotopo del litio funge da materia prima per la formazione del trizio. Per avviare una reazione di fusione termonucleare, è necessario creare alta temperatura e pressione, oltre a isolare il trizio dal litio-6. Queste condizioni sono fornite come segue.
Il guscio del contenitore per il combustibile termonucleare è fatto di uranio-238 e plastica, accanto al contenitore è posta una carica nucleare convenzionale con una capacità di diversi chilotoni - si chiama grilletto o iniziatore di carica di una bomba all'idrogeno. Durante l'esplosione della carica di plutonio dell'iniziatore, sotto l'azione di potenti radiazioni a raggi X, il guscio del contenitore si trasforma in plasma, riducendosi migliaia di volte, creando il necessario alta pressione e ottima temperatura. Allo stesso tempo, i neutroni emessi dal plutonio interagiscono con il litio-6, formando trizio. I nuclei di deuterio e trizio interagiscono sotto l'influenza di temperature e pressioni ultra elevate, che portano a un'esplosione termonucleare.
Se crei diversi strati di deuteruro di uranio-238 e litio-6, ognuno di essi aggiungerà la sua potenza all'esplosione della bomba, ovvero un tale "sbuffo" ti consente di aumentare la potenza dell'esplosione quasi illimitatamente. Grazie a ciò, una bomba all'idrogeno può essere realizzata con quasi qualsiasi potenza e sarà molto più economica di una bomba nucleare convenzionale della stessa potenza.
I tedeschi hanno preso il sopravvento per primi. Nel dicembre 1938, i loro fisici Otto Hahn e Fritz Strassmann, per la prima volta al mondo, effettuarono la fissione artificiale del nucleo dell'atomo di uranio. Nell'aprile 1939, la leadership militare della Germania ricevette una lettera dai professori dell'Università di Amburgo P. Harteck e V. Groth, che indicavano la possibilità fondamentale di creare un nuovo tipo di esplosivo altamente efficace. Gli scienziati hanno scritto: "Il paese che sarà il primo in grado di padroneggiare praticamente i risultati della fisica nucleare otterrà una superiorità assoluta sugli altri". E ora, presso il Ministero Imperiale della Scienza e dell'Istruzione, si tiene un incontro sul tema "Su una reazione nucleare autopropagante (cioè a catena)". Tra i partecipanti c'è il professor E. Schumann, capo del dipartimento di ricerca dell'Amministrazione delle armi del Terzo Reich. Senza indugio, siamo passati dalle parole ai fatti. Già nel giugno 1939 iniziò la costruzione del primo reattore tedesco nel sito di test di Kummersdorf vicino a Berlino. È stata approvata una legge per vietare l'esportazione di uranio al di fuori della Germania e una grande quantità di minerale di uranio è stata acquistata con urgenza nel Congo belga.
La bomba americana all'uranio che distrusse Hiroshima aveva il design di un cannone. Gli scienziati nucleari sovietici, creando RDS-1, furono guidati dalla "bomba di Nagasaki" - Fat Boy, fatta di plutonio secondo lo schema dell'implosione.
La Germania parte e... perde
Il 26 settembre 1939, quando già in Europa infuriava la guerra, si decise di classificare tutti i lavori relativi al problema dell'uranio e all'attuazione del programma, denominato "Evviva nuovo progetto". Gli scienziati coinvolti nel progetto erano inizialmente molto ottimisti: ritenevano possibile creare armi nucleari entro un anno. Sbagliato, come ha dimostrato la vita.
22 organizzazioni sono state coinvolte nel progetto, tra cui centri scientifici ben noti come l'Istituto di Fisica della Società Kaiser Wilhelm, l'Istituto di Chimica Fisica dell'Università di Amburgo, l'Istituto di Fisica della Scuola Tecnica Superiore di Berlino, l'Istituto di Fisica e Istituto Chimico dell'Università di Lipsia e molti altri. Il progetto è stato supervisionato personalmente dal ministro imperiale degli armamenti Albert Speer. All'azienda IG Farbenindustri è stata affidata la produzione di esafluoruro di uranio, dal quale è possibile estrarre l'isotopo uranio-235 in grado di mantenere reazione a catena. Alla stessa società è stata affidata la costruzione di un impianto di separazione isotopica. Tali venerabili scienziati come Heisenberg, Weizsacker, von Ardenne, Riehl, Pose, il premio Nobel Gustav Hertz e altri hanno partecipato direttamente al lavoro.
Nel giro di due anni, il gruppo di Heisenberg condusse le ricerche necessarie per creare un reattore atomico utilizzando uranio e acqua pesante. È stato confermato che solo uno degli isotopi, vale a dire l'uranio-235, contenuto in concentrazioni molto piccole nel normale minerale di uranio, può fungere da esplosivo. Il primo problema era come isolarlo da lì. Il punto di partenza del programma di bombardamenti era reattore atomico, per il quale - come moderatore della reazione - era richiesta grafite o acqua pesante. I fisici tedeschi hanno scelto l'acqua, creandosi così un serio problema. Dopo l'occupazione della Norvegia, l'unico impianto di acqua pesante al mondo in quel momento passò nelle mani dei nazisti. Ma lì, lo stock del prodotto necessario ai fisici all'inizio della guerra era solo di decine di chilogrammi, e nemmeno i tedeschi li ottenevano: i francesi rubavano letteralmente prodotti di valore da sotto il naso dei nazisti. E nel febbraio 1943, i commando britannici abbandonati in Norvegia, con l'aiuto dei combattenti della resistenza locale, disattivarono l'impianto. L'attuazione del programma nucleare tedesco era in pericolo. Le disavventure dei tedeschi non sono finite qui: a Lipsia è esploso un reattore nucleare sperimentale. Il progetto sull'uranio fu sostenuto da Hitler solo finché c'era speranza di ottenere un'arma super potente prima della fine della guerra da lui scatenata. Heisenberg è stato invitato da Speer e ha chiesto senza mezzi termini: "Quando possiamo aspettarci la creazione di una bomba in grado di essere sospesa da un bombardiere?" Lo scienziato è stato onesto: "Penso che ci vorranno diversi anni di duro lavoro, in ogni caso la bomba non potrà influenzare l'esito della guerra in corso". La leadership tedesca riteneva razionalmente che non avesse senso forzare gli eventi. Lascia che gli scienziati lavorino in silenzio: entro la prossima guerra, vedi, avranno tempo. Di conseguenza, Hitler decise di concentrare le risorse scientifiche, industriali e finanziarie solo su progetti che avrebbero dato il più rapido ritorno nella creazione di nuovi tipi di armi. Il finanziamento statale per il progetto sull'uranio è stato ridotto. Tuttavia, il lavoro degli scienziati è continuato.
Manfred von Ardenne, che sviluppò un metodo per la purificazione per diffusione di gas e la separazione degli isotopi di uranio in una centrifuga.
Nel 1944 Heisenberg ricevette lastre di uranio fuso per un grande impianto di reattori, sotto il quale era già in costruzione a Berlino uno speciale bunker. L'ultimo esperimento per ottenere una reazione a catena era previsto per gennaio 1945, ma il 31 gennaio tutte le attrezzature furono frettolosamente smantellate e inviate da Berlino al villaggio di Haigerloch vicino al confine svizzero, dove furono dispiegate solo alla fine di febbraio. Il reattore conteneva 664 cubi di uranio con un peso totale di 1525 kg, circondato da un moderatore-riflettore di neutroni in grafite del peso di tonnellate 10. Nel marzo 1945, nel nucleo furono versate altre 1,5 tonnellate di acqua pesante. Il 23 marzo è stato riferito a Berlino che il reattore aveva iniziato a funzionare. Ma la gioia è stata prematura: il reattore non ha raggiunto un punto critico, la reazione a catena non è iniziata. Dopo i ricalcoli, si è scoperto che la quantità di uranio doveva essere aumentata di almeno 750 kg, aumentando proporzionalmente la massa di acqua pesante. Ma non c'erano più riserve. La fine del Terzo Reich si avvicinava inesorabilmente. Il 23 aprile, le truppe americane sono entrate a Haigerloch. Il reattore è stato smantellato e portato negli Stati Uniti.
Nel frattempo dall'altra parte dell'oceano
In parallelo con gli sviluppi tedeschi (con solo un leggero ritardo). armi atomiche impegnato in Inghilterra e negli Stati Uniti. Cominciarono con una lettera inviata nel settembre 1939 da Albert Einstein al presidente degli Stati Uniti Franklin Roosevelt. Gli iniziatori della lettera e gli autori della maggior parte del testo erano fisici emigrati dall'Ungheria Leo Szilard, Eugene Wigner e Edward Teller. La lettera ha attirato l'attenzione del presidente sul fatto che la Germania nazista stava conducendo ricerche attive, a seguito delle quali avrebbe potuto presto acquisire una bomba atomica.
Nel 1933, il comunista tedesco Klaus Fuchs fuggì in Inghilterra. Dopo aver conseguito la laurea in fisica presso l'Università di Bristol, ha continuato a lavorare. Nel 1941, Fuchs riferì il suo coinvolgimento nella ricerca atomica all'agente dell'intelligence sovietica Jurgen Kuchinsky, che informò l'ambasciatore sovietico Ivan Maisky. Ha incaricato l'addetto militare di stabilire urgentemente un contatto con Fuchs, che, come parte di un gruppo di scienziati, sarebbe stato trasportato negli Stati Uniti. Fuchs ha accettato di lavorare per l'intelligence sovietica. Molte spie sovietiche illegali furono coinvolte nel lavorare con lui: Zarubin, Eitingon, Vasilevsky, Semyonov e altri. Come risultato del loro lavoro attivo, già nel gennaio 1945, l'URSS aveva una descrizione del progetto del primo bomba atomica. Allo stesso tempo, la residenza sovietica negli Stati Uniti ha riferito che gli americani avrebbero impiegato almeno un anno, ma non più di cinque anni, per creare un significativo arsenale di armi atomiche. Il rapporto diceva anche che l'esplosione delle prime due bombe potrebbe essere effettuata in pochi mesi. Nella foto è raffigurata l'operazione Crossroads, una serie di test atomici condotti dagli Stati Uniti sull'atollo di Bikini nell'estate del 1946. L'obiettivo era testare l'effetto delle armi atomiche sulle navi.
In URSS, le prime informazioni sul lavoro svolto sia dagli alleati che dal nemico furono riferite a Stalin dall'intelligence già nel 1943. Fu immediatamente deciso di svolgere un lavoro simile nell'Unione. Iniziò così il progetto atomico sovietico. I compiti sono stati ricevuti non solo dagli scienziati, ma anche dai funzionari dell'intelligence, per i quali l'estrazione di segreti nucleari è diventata un super compito.
Le informazioni più preziose sul lavoro sulla bomba atomica negli Stati Uniti, ottenute dall'intelligence, hanno notevolmente aiutato la promozione del progetto nucleare sovietico. Gli scienziati che vi hanno partecipato sono riusciti a evitare percorsi di ricerca senza uscita, accelerando così in modo significativo il raggiungimento dell'obiettivo finale.
Esperienza di nemici e alleati recenti
Naturalmente, la leadership sovietica non poteva rimanere indifferente agli sviluppi nucleari tedeschi. Alla fine della guerra, un gruppo di fisici sovietici fu inviato in Germania, tra i quali c'erano i futuri accademici Artsimovich, Kikoin, Khariton, Shchelkin. Tutti erano mimetizzati nell'uniforme dei colonnelli dell'Armata Rossa. L'operazione è stata guidata dal primo vice commissario del popolo per gli affari interni Ivan Serov, che ha aperto qualsiasi porta. Oltre ai necessari scienziati tedeschi, i "colonnelli" trovarono tonnellate di uranio metallico che, secondo Kurchatov, ridussero di almeno un anno il lavoro sulla bomba sovietica. Gli americani hanno anche prelevato molto uranio dalla Germania, portando con sé gli specialisti che hanno lavorato al progetto. E in URSS, oltre a fisici e chimici, mandarono meccanici, ingegneri elettrici, soffiatori di vetro. Alcuni sono stati trovati nei campi di prigionia. Ad esempio, Max Steinbeck, il futuro accademico sovietico e vicepresidente dell'Accademia delle scienze della RDT, fu portato via mentre stava costruendo una meridiana per capriccio del capo del campo. In totale, almeno 1000 specialisti tedeschi hanno lavorato al progetto atomico in URSS. Da Berlino, il laboratorio von Ardenne con una centrifuga all'uranio, l'attrezzatura del Kaiser Institute of Physics, la documentazione, i reagenti furono completamente portati fuori. Nell'ambito del progetto atomico sono stati creati i laboratori "A", "B", "C" e "G", i cui supervisori scientifici erano scienziati giunti dalla Germania.
KA Petrzhak e G. N. Flerov Nel 1940, nel laboratorio di Igor Kurchatov, due giovani fisici scoprirono un nuovo tipo molto particolare di decadimento radioattivo dei nuclei atomici: la fissione spontanea.
Il laboratorio "A" era diretto dal barone Manfred von Ardenne, un fisico di talento che sviluppò un metodo per la purificazione per diffusione gassosa e la separazione degli isotopi di uranio in una centrifuga. All'inizio, il suo laboratorio si trovava sul campo Oktyabrsky a Mosca. Cinque o sei ingegneri sovietici furono assegnati a ciascuno specialista tedesco. Successivamente, il laboratorio si è trasferito a Sukhumi e, nel tempo, il famoso Istituto Kurchatov è cresciuto sul campo di Oktyabrsky. A Sukhumi, sulla base del laboratorio von Ardenne, fu formato il Sukhumi Institute of Physics and Technology. Nel 1947 Ardenne ricevette il Premio Stalin per la creazione di una centrifuga per la purificazione degli isotopi di uranio su scala industriale. Sei anni dopo, Ardenne divenne due volte un vincitore di Stalin. Viveva con sua moglie in una villa confortevole, sua moglie suonava musica su un pianoforte portato dalla Germania. Anche altri specialisti tedeschi non si sono offesi: sono venuti con le loro famiglie, hanno portato con sé mobili, libri, quadri, hanno ricevuto buoni stipendi e cibo. Erano prigionieri? Accademico A.P. Alexandrov, lui stesso un partecipante attivo al progetto atomico, ha osservato: "Certo, gli specialisti tedeschi erano prigionieri, ma noi stessi eravamo prigionieri".
Nikolaus Riehl, nativo di San Pietroburgo trasferitosi in Germania negli anni '20, divenne il capo del Laboratorio B, che condusse ricerche nel campo della chimica e della biologia delle radiazioni negli Urali (ora la città di Snezhinsk). Qui Riehl ha lavorato con la sua vecchia conoscenza dalla Germania, l'eccezionale biologo-genetista russo Timofeev-Resovsky ("Zubr" basato sul romanzo di D. Granin).
Nel dicembre 1938, i fisici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann eseguirono per la prima volta al mondo la fissione artificiale del nucleo dell'atomo di uranio.
Dopo aver ricevuto il riconoscimento in URSS come ricercatore e organizzatore di talento che sa trovare soluzioni efficaci i problemi più difficili, il dottor Riehl divenne una delle figure chiave del progetto atomico sovietico. Dopo il successo dei test della bomba sovietica, divenne un eroe del lavoro socialista e vincitore del Premio Stalin.
Il lavoro del laboratorio "B", organizzato a Obninsk, è stato diretto dal professor Rudolf Pose, uno dei pionieri nel campo della ricerca nucleare. Sotto la sua guida furono creati reattori a neutroni veloci, la prima centrale nucleare dell'Unione, e iniziò la progettazione di reattori per sottomarini. L'oggetto a Obninsk divenne la base per l'organizzazione dell'A.I. Leipunsky. Pose ha lavorato fino al 1957 a Sukhumi, poi al Joint Institute for Nuclear Research di Dubna.
Gustav Hertz, nipote del famoso fisico del XIX secolo, lui stesso un famoso scienziato, divenne il capo del laboratorio "G", situato nel sanatorio di Sukhumi "Agudzery". Ha ricevuto riconoscimenti per una serie di esperimenti che hanno confermato la teoria dell'atomo e della meccanica quantistica di Niels Bohr. I risultati delle sue attività di grande successo a Sukhumi furono successivamente utilizzati in un impianto industriale costruito a Novouralsk, dove nel 1949 fu sviluppato il riempimento per la prima bomba atomica sovietica RDS-1. Per i suoi successi nel quadro del progetto atomico, Gustav Hertz ricevette il Premio Stalin nel 1951.
Gli specialisti tedeschi che hanno ricevuto il permesso di tornare in patria (ovviamente nella RDT) hanno firmato un accordo di non divulgazione per 25 anni sulla loro partecipazione al progetto atomico sovietico. In Germania, hanno continuato a lavorare nella loro specialità. Così, Manfred von Ardenne, due volte insignito del Premio Nazionale della RDT, è stato direttore dell'Istituto di fisica di Dresda, creato sotto gli auspici del Consiglio scientifico per le applicazioni pacifiche dell'energia atomica, guidato da Gustav Hertz. Hertz ha anche ricevuto un premio nazionale come autore di un libro di testo in tre volumi sulla fisica nucleare. Nello stesso luogo, a Dresda, presso l'Università Tecnica, lavorava anche Rudolf Pose.
La partecipazione di scienziati tedeschi al progetto atomico, così come i successi degli ufficiali dell'intelligence, non tolgono nulla ai meriti degli scienziati sovietici, che con il loro lavoro disinteressato hanno assicurato la creazione di armi atomiche domestiche. Tuttavia, bisogna ammettere che senza il contributo di entrambi, la creazione dell'industria atomica e delle armi atomiche in URSS si sarebbe trascinata per molti anni.
"Non sono la persona più semplice", ha osservato una volta il fisico americano Isidor Isaac Rabi. "Ma rispetto a Oppenheimer, sono molto, molto semplice." Robert Oppenheimer è stato una delle figure centrali del XX secolo, la cui stessa "complessità" ha assorbito le contraddizioni politiche ed etiche del Paese.
Durante la seconda guerra mondiale, il brillante fisico Ajulius Robert Oppenheimer guidò lo sviluppo degli scienziati nucleari americani per creare la prima bomba atomica nella storia umana. Lo scienziato conduceva una vita appartata e appartata, e questo dava adito a sospetti di tradimento.
Le armi atomiche sono il risultato di tutti i precedenti sviluppi della scienza e della tecnologia. Le scoperte direttamente correlate alla sua presenza furono fatte alla fine del XIX secolo. Un ruolo enorme nel rivelare i segreti dell'atomo è stato svolto dagli studi di A. Becquerel, Pierre Curie e Marie Sklodowska-Curie, E. Rutherford e altri.
All'inizio del 1939, il fisico francese Joliot-Curie concluse che era possibile una reazione a catena che avrebbe portato a un'esplosione di mostruosa potenza distruttiva e che l'uranio poteva diventare una fonte di energia, come un normale esplosivo. Questa conclusione è stata l'impulso per lo sviluppo di armi nucleari.
L'Europa era alla vigilia della seconda guerra mondiale e il potenziale possesso di un'arma così potente spinse i circoli militaristi a crearla il prima possibile, ma il problema della disponibilità di una grande quantità di minerale di uranio per la ricerca su larga scala era un freno. I fisici di Germania, Inghilterra, Stati Uniti, Giappone lavorarono alla creazione di armi atomiche, rendendosi conto che era impossibile lavorare senza una quantità sufficiente di minerale di uranio, gli Stati Uniti nel settembre 1940 acquistarono una grande quantità del minerale richiesto con documenti falsi dal Belgio, che ha permesso loro di lavorare a pieno ritmo alla creazione di armi nucleari.
Dal 1939 al 1945 furono spesi più di due miliardi di dollari per il Progetto Manhattan. Un'enorme raffineria di uranio fu costruita a Oak Ridge, nel Tennessee. H.C. Urey ed Ernest O. Lawrence (inventore del ciclotrone) proposero un metodo di purificazione basato sul principio della diffusione gassosa seguita dalla separazione magnetica di due isotopi. Una centrifuga a gas ha separato l'uranio-235 leggero dall'uranio-238 più pesante.
Sul territorio degli Stati Uniti, a Los Alamos, nelle distese desertiche dello stato del New Mexico, nel 1942, un americano centro nucleare. Molti scienziati hanno lavorato al progetto, ma il principale è stato Robert Oppenheimer. Sotto la sua guida, le migliori menti dell'epoca furono raccolte non solo dagli Stati Uniti e dall'Inghilterra, ma da quasi tutta l'Europa occidentale. Un enorme team ha lavorato alla creazione di armi nucleari, inclusi 12 vincitori del premio Nobel. Il lavoro a Los Alamos, dove si trovava il laboratorio, non si è fermato per un minuto. In Europa, intanto, la Seconda Guerra mondiale, e la Germania ha effettuato bombardamenti di massa delle città dell'Inghilterra, che hanno messo in pericolo il progetto atomico inglese "Tub Alloys", e l'Inghilterra ha trasferito volontariamente i suoi sviluppi e i principali scienziati del progetto negli Stati Uniti, il che ha permesso agli Stati Uniti di assumere una posizione di leadership in lo sviluppo della fisica nucleare (la creazione di armi nucleari).
"Il padre della bomba atomica", era allo stesso tempo un ardente oppositore della politica nucleare americana. Portando il titolo di uno dei fisici più eccezionali del suo tempo, studiò con piacere il misticismo degli antichi libri indiani. Comunista, viaggiatore e convinto patriota americano, persona molto spirituale, era tuttavia disposto a tradire i suoi amici pur di difendersi dagli attacchi degli anticomunisti. Lo scienziato che ha escogitato un piano per causare il maggior danno a Hiroshima e Nagasaki si è maledetto per "sangue innocente sulle sue mani".
Scrivere di quest'uomo controverso non è un compito facile, ma interessante, e il XX secolo è stato segnato da numerosi libri su di lui. Tuttavia, la ricca vita dello scienziato continua ad attrarre biografi.
Oppenheimer è nato a New York nel 1903 da genitori ebrei ricchi e istruiti. Oppenheimer è cresciuto innamorato della pittura, della musica, in un'atmosfera di curiosità intellettuale. Nel 1922 entrò all'Università di Harvard e in soli tre anni ricevette una laurea con lode, la sua materia principale era la chimica. Negli anni successivi, il giovane precoce viaggiò in diversi paesi europei, dove lavorò con fisici che si occuparono dei problemi di investigazione dei fenomeni atomici alla luce di nuove teorie. Appena un anno dopo essersi laureato all'università, Oppenheimer pubblicò lavoro scientifico, che ha mostrato quanto profondamente comprenda i nuovi metodi. Ben presto, insieme al famoso Max Born, si sviluppò parte essenziale teoria quantistica, nota come metodo di Born-Oppenheimer. Nel 1927, la sua eccezionale tesi di dottorato gli portò fama mondiale.
Nel 1928 lavorò presso le università di Zurigo e Leida. Nello stesso anno torna negli Stati Uniti. Dal 1929 al 1947 Oppenheimer insegnò all'Università della California e al California Institute of Technology. Dal 1939 al 1945 partecipò attivamente ai lavori per la creazione di una bomba atomica nell'ambito del Progetto Manhattan; a capo del laboratorio appositamente creato di Los Alamos. 
Nel 1929, Oppenheimer, una stella nascente della scienza, accettò le offerte di due delle numerose università che si contendevano il diritto di invitarlo. Durante il semestre primaverile ha insegnato al vivace e nascente Caltech di Pasadena, e durante i semestri autunnali e invernali alla UC Berkeley, dove è diventato il primo docente di meccanica quantistica. Infatti, lo studioso erudito dovette adeguarsi per qualche tempo, riducendo gradualmente il livello della discussione alle capacità dei suoi studenti. Nel 1936 si innamorò di Jean Tatlock, una giovane donna irrequieta e lunatica il cui idealismo appassionato trovò espressione nelle attività comuniste. Come molte persone riflessive dell'epoca, Oppenheimer esplorò le idee del movimento di sinistra come una delle possibili alternative, sebbene non si unì al Partito Comunista, cosa che fecero suo fratello minore, sua cognata e molti dei suoi amici. Il suo interesse per la politica, così come la sua capacità di leggere il sanscrito, era il risultato naturale di una costante ricerca della conoscenza. Nelle sue stesse parole, fu anche profondamente turbato dall'esplosione dell'antisemitismo in Germania nazista e la Spagna e ha investito $ 1.000 all'anno dal suo stipendio annuo di $ 15.000 in progetti relativi a gruppi comunisti. Dopo aver incontrato Kitty Harrison, che divenne sua moglie nel 1940, Oppenheimer si separò da Jean Tetlock e si allontanò dalla sua cerchia di amici di sinistra.
Nel 1939, gli Stati Uniti lo appresero in preparazione per guerra globale Germania nazista scissione scoperta nucleo atomico. Oppenheimer e altri scienziati hanno immediatamente intuito che i fisici tedeschi avrebbero cercato di ottenere una reazione a catena controllata che potesse essere la chiave per creare un'arma molto più distruttiva di qualsiasi altra esistente in quel momento. Arruolando il sostegno del grande genio scientifico, Albert Einstein, gli scienziati preoccupati hanno avvertito il presidente Franklin D. Roosevelt del pericolo in una famosa lettera. Autorizzando il finanziamento di progetti volti alla creazione di armi non testate, il presidente ha agito in stretta segretezza. Ironia della sorte, molti dei più importanti scienziati del mondo, costretti a fuggire dalla loro patria, hanno lavorato insieme a scienziati americani in laboratori sparsi in tutto il paese. Una parte dei gruppi universitari ha esplorato la possibilità di creare un reattore nucleare, altri hanno affrontato la soluzione del problema della separazione degli isotopi di uranio necessari per il rilascio di energia in una reazione a catena. Oppenheimer, che in precedenza era stato impegnato problemi teorici, si offrì di organizzare un ampio fronte di lavoro solo all'inizio del 1942.
Il programma della bomba atomica dell'esercito americano aveva il nome in codice Progetto Manhattan ed era guidato dal colonnello Leslie R. Groves, 46 anni, un militare professionista. Groves, che descrisse gli scienziati che lavoravano alla bomba atomica come "un costoso branco di pazzi", tuttavia, riconobbe che Oppenheimer aveva un'abilità finora inutilizzata di controllare i suoi compagni di discussione quando il caldo era acceso. Il fisico propose che tutti gli scienziati fossero riuniti in un unico laboratorio nella tranquilla cittadina di provincia di Los Alamos, New Mexico, in un'area che conosceva bene. Nel marzo 1943, la pensione per ragazzi era stata trasformata in un centro segreto strettamente sorvegliato, di cui Oppenheimer divenne direttore scientifico. Insistendo sul libero scambio di informazioni tra scienziati, ai quali era severamente vietato lasciare il centro, Oppenheimer ha creato un'atmosfera di fiducia e rispetto reciproco, che ha contribuito allo straordinario successo del suo lavoro. Non risparmiandosi, è rimasto a capo di tutte le aree di questo complesso progetto, anche se la sua vita personale ne ha risentito molto. Ma per un gruppo misto di scienziati - tra i quali c'erano più di una dozzina di allora o futuri premi Nobel e di cui una persona rara non aveva un'individualità pronunciata - Oppenheimer era un leader insolitamente devoto e un sottile diplomatico. La maggior parte di loro concorderebbe sul fatto che la parte del leone del merito per il successo finale del progetto spetta a lui. Entro il 30 dicembre 1944, Groves, che a quel tempo era diventato generale, poteva affermare con sicurezza che i due miliardi di dollari spesi sarebbero stati pronti per l'azione entro il 1 agosto dell'anno successivo. Ma quando la Germania ammise la sconfitta nel maggio 1945, molti dei ricercatori che lavoravano a Los Alamos iniziarono a pensare all'uso di nuove armi. Dopotutto, probabilmente, il Giappone avrebbe presto capitolato senza il bombardamento atomico. Gli Stati Uniti dovrebbero essere il primo paese al mondo a utilizzare un dispositivo così terribile? Harry S. Truman, che divenne presidente dopo la morte di Roosevelt, nominò un comitato per studiare le possibili conseguenze dell'uso della bomba atomica, che includeva Oppenheimer. Gli esperti hanno deciso di raccomandare di sganciare una bomba atomica senza preavviso su un'importante struttura militare giapponese. Fu ottenuto anche il consenso di Oppenheimer.
Tutte queste preoccupazioni, ovviamente, sarebbero irrilevanti se la bomba non fosse esplosa. Il test della prima bomba atomica al mondo fu effettuato il 16 luglio 1945, a circa 80 chilometri dalla base aerea di Alamogordo, nel New Mexico. Il dispositivo in prova, denominato "Fat Man" per la sua forma convessa, era fissato a una torre d'acciaio allestita in una zona desertica. Alle 5:30 precise, un detonatore telecomandato ha fatto esplodere la bomba. Con un ruggito echeggiante in un'area di 1,6 chilometri di diametro, una gigantesca palla di fuoco viola-verde-arancione si levò nel cielo. La terra tremò per l'esplosione, la torre scomparve. Una bianca colonna di fumo si è alzata rapidamente verso il cielo e ha iniziato ad espandersi gradualmente, assumendo una fantastica forma a fungo a un'altitudine di circa 11 chilometri. La prima esplosione nucleare ha spaventato gli osservatori scientifici e militari vicino al sito del test e ha voltato la testa. Ma Oppenheimer ha ricordato i versi del poema epico indiano Bhagavad Gita: "Diventerò la Morte, il distruttore dei mondi". Fino alla fine della sua vita, la soddisfazione per il successo scientifico è sempre stata mista a un senso di responsabilità per le conseguenze. 
La mattina del 6 agosto 1945 c'era un cielo limpido e senza nuvole su Hiroshima. Come prima, l'avvicinamento da est di due aerei americani (uno di loro si chiamava Enola Gay) a un'altitudine di 10-13 km non ha destato allarme (perché ogni giorno apparivano nel cielo di Hiroshima). Uno degli aerei si è tuffato e ha lasciato cadere qualcosa, quindi entrambi gli aerei si sono voltati e sono volati via. L'oggetto caduto su un paracadute è sceso lentamente ed è esploso improvvisamente a un'altitudine di 600 m dal suolo. Era la bomba "Baby".
Tre giorni dopo che il "Kid" è stato fatto saltare in aria a Hiroshima, una copia esatta del primo "Fat Man" è stata lanciata sulla città di Nagasaki. Il 15 agosto il Giappone, la cui determinazione era stata finalmente infranta da questa nuova arma, firmò una resa incondizionata. Tuttavia, le voci degli scettici erano già state ascoltate e lo stesso Oppenheimer predisse due mesi dopo Hiroshima che "l'umanità maledirà i nomi di Los Alamos e Hiroshima".
Il mondo intero è rimasto scioccato dalle esplosioni di Hiroshima e Nagasaki. Significativamente, Oppenheimer è riuscito a combinare l'eccitazione di testare una bomba sui civili e la gioia che l'arma fosse stata finalmente testata. 
Tuttavia, l'anno successivo accettò la nomina a presidente del consiglio scientifico della Commissione per l'energia atomica (AEC), diventando così il più influente consigliere del governo e dell'esercito sulle questioni nucleari. Mentre l'Occidente e l'Unione Sovietica guidata da Stalin si stavano seriamente preparando per la Guerra Fredda, entrambe le parti concentrarono la propria attenzione sulla corsa agli armamenti. Sebbene molti degli scienziati del Progetto Manhattan non sostenessero l'idea di creare una nuova arma, gli ex dipendenti di Oppenheimer Edward Teller ed Ernest Lawrence ritenevano che la sicurezza nazionale degli Stati Uniti richiedesse il rapido sviluppo di una bomba all'idrogeno. Oppenheimer era inorridito. Dal suo punto di vista, le due potenze nucleari erano già opposte l'una all'altra, come "due scorpioni in un barattolo, ciascuno capace di uccidere l'altro, ma solo a rischio della propria vita". Con la diffusione di nuove armi nelle guerre, non ci sarebbero più vincitori e vinti, ma solo vittime. E il "padre della bomba atomica" ha dichiarato pubblicamente di essere contrario allo sviluppo della bomba all'idrogeno. Sempre fuori posto sotto Oppenheimer e chiaramente invidioso dei suoi successi, Teller iniziò a fare uno sforzo per dirigere il nuovo progetto, implicando che Oppenheimer non dovesse più essere coinvolto nel lavoro. Ha detto agli investigatori dell'FBI che il suo rivale stava impedendo agli scienziati di lavorare sulla bomba all'idrogeno con la sua autorità e ha rivelato il segreto che Oppenheimer ha sofferto di attacchi di grave depressione in gioventù. Quando nel 1950 il presidente Truman acconsentì a finanziare lo sviluppo della bomba all'idrogeno, Teller poté celebrare la vittoria.
Nel 1954, i nemici di Oppenheimer lanciarono una campagna per rimuoverlo dal potere, che riuscirono dopo un mese di ricerca di "punti neri" nella sua biografia personale. Di conseguenza, è stata organizzata una vetrina in cui Oppenheimer si è opposto a molte influenti figure politiche e scientifiche. Come disse in seguito Albert Einstein: "Il problema di Oppenheimer era che amava una donna che non lo amava: il governo degli Stati Uniti".
Permettendo al talento di Oppenheimer di fiorire, l'America lo condannò a morte.
Oppenheimer è noto non solo come il creatore della bomba atomica americana. Possiede molti lavori di meccanica quantistica, teoria della relatività, fisica delle particelle elementari, astrofisica teorica. Nel 1927 sviluppò la teoria dell'interazione degli elettroni liberi con gli atomi. Insieme a Born, ha creato la teoria della struttura delle molecole biatomiche. Nel 1931, lui e P. Ehrenfest formularono un teorema, la cui applicazione al nucleo dell'azoto mostrò che l'ipotesi protone-elettrone della struttura dei nuclei porta a una serie di contraddizioni con le proprietà note dell'azoto. Ha studiato la conversione interna dei raggi g. Nel 1937 sviluppò la teoria delle cascate degli sciami cosmici, nel 1938 fece il primo calcolo del modello di stella di neutroni, nel 1939 predisse l'esistenza dei "buchi neri".
Oppenheimer possiede una serie di libri popolari, tra cui Science e conoscenza ordinaria(Science and the Common Understanding, 1954), The Open Mind (The Open Mind, 1955), Alcune riflessioni su scienza e cultura (1960). Oppenheimer morì a Princeton il 18 febbraio 1967. 
I lavori sui progetti nucleari nell'URSS e negli Stati Uniti sono iniziati contemporaneamente. Nell'agosto 1942, un "Laboratorio n. 2" segreto iniziò a funzionare in uno degli edifici nel cortile dell'Università di Kazan. Igor Kurchatov è stato nominato suo leader.
In epoca sovietica, si affermava che l'URSS avesse risolto il suo problema atomico in modo completamente indipendente e Kurchatov era considerato il "padre" della bomba atomica domestica. Anche se c'erano voci su alcuni segreti rubati agli americani. E solo negli anni '90, 50 anni dopo, uno dei principali attori dell'epoca, Yuli Khariton, parlò del ruolo essenziale dell'intelligence nell'accelerare il progetto sovietico arretrato. E i risultati scientifici e tecnici americani sono stati ottenuti da Klaus Fuchs, arrivato nel gruppo inglese.
Le informazioni dall'estero hanno aiutato la leadership del paese a prendere una decisione difficile: iniziare a lavorare sulle armi nucleari durante la guerra più difficile. L'intelligence ha permesso ai nostri fisici di risparmiare tempo, ha contribuito a evitare una "mancata accensione" durante il primo test atomico, che è stato di grande importanza politica.
Nel 1939 fu scoperta una reazione a catena di fissione dei nuclei di uranio-235, accompagnata dal rilascio di energia colossale. Poco dopo dalle pagine riviste scientifiche gli articoli sulla fisica nucleare cominciarono a scomparire. Questo potrebbe indicare prospettiva reale creazione di un esplosivo atomico e armi basate su di esso.
Dopo la scoperta da parte dei fisici sovietici della fissione spontanea dei nuclei di uranio-235 e la determinazione della massa critica per la residenza su iniziativa del capo della rivoluzione scientifica e tecnologica
L. Kvasnikov, è stata inviata una direttiva corrispondente.
Nell'FSB della Russia (l'ex KGB dell'URSS), 17 volumi del fascicolo d'archivio n. 13676, che documentavano chi e come ha attratto i cittadini statunitensi a lavorare per l'intelligence sovietica, giacciono sotto il titolo "mantieni per sempre" sotto il titolo "mantieni per sempre". Solo pochi dei massimi vertici del KGB dell'URSS hanno avuto accesso ai materiali di questo caso, la cui classificazione è stata rimossa solo di recente. L'intelligence sovietica ricevette le prime informazioni sul lavoro sulla creazione della bomba atomica americana nell'autunno del 1941. E già nel marzo 1942, sul tavolo di I.V. Stalin caddero ampie informazioni sulla ricerca in corso negli Stati Uniti e in Inghilterra. Secondo Yu. B. Khariton, in quel periodo drammatico era più affidabile utilizzare lo schema della bomba già sperimentato dagli americani per la nostra prima esplosione. "Tenendo conto degli interessi dello Stato, qualsiasi altra decisione era quindi inaccettabile. Il merito di Fuchs e degli altri nostri assistenti all'estero è indubbio. Tuttavia, abbiamo implementato lo schema americano nel primo test non tanto per considerazioni tecniche quanto politiche. " 
L'annuncio che l'Unione Sovietica aveva padroneggiato il segreto delle armi nucleari ha suscitato nei circoli dirigenti statunitensi il desiderio di scatenare una guerra preventiva il prima possibile. Fu sviluppato il piano Troyan, che prevedeva l'inizio battagliero 1 gennaio 1950. A quel tempo, gli Stati Uniti avevano 840 bombardieri strategici in unità da combattimento, 1350 in riserva e oltre 300 bombe atomiche.
Un sito di prova è stato costruito vicino alla città di Semipalatinsk. Esattamente alle 7:00 del 29 agosto 1949, il primo ordigno nucleare sovietico con il nome in codice "RDS-1" fu fatto saltare in aria in questo sito di test.
Il piano Troyan, secondo il quale le bombe atomiche dovevano essere sganciate su 70 città dell'URSS, fu sventato a causa della minaccia di un attacco di rappresaglia. L'evento che ha avuto luogo nel sito di test di Semipalatinsk ha informato il mondo sulla creazione di armi nucleari nell'URSS. 
L'intelligence straniera non solo ha attirato l'attenzione della leadership del paese sul problema della creazione di armi atomiche in Occidente e ha quindi avviato un lavoro simile nel nostro paese. Grazie alle informazioni dell'intelligence straniera, secondo gli accademici A. Aleksandrov, Yu Khariton e altri, I. Kurchatov non ha commesso grossi errori, siamo riusciti a evitare vicoli ciechi nella creazione di armi atomiche e creare una bomba atomica nell'URSS in un tempo più breve, in soli tre anni, mentre gli Stati Uniti ci hanno impiegato quattro anni, spendendo cinque miliardi di dollari per la sua realizzazione.
Come ha notato l'accademico Yu Khariton in un'intervista al quotidiano Izvestiya l'8 dicembre 1992, la prima carica atomica sovietica è stata effettuata secondo il modello americano con l'aiuto delle informazioni ricevute da K. Fuchs. Secondo l'accademico, quando furono consegnati i premi del governo ai partecipanti al progetto atomico sovietico, Stalin, convinto che non ci fosse monopolio americano in quest'area, osservò: "Se fossimo in ritardo da uno a un anno e mezzo, allora avremmo probabilmente provare questa carica su noi stessi." ".
Il nostro articolo è dedicato alla storia della creazione e ai principi generali di sintesi di un dispositivo come talvolta chiamato idrogeno. Invece di rilasciare energia esplosiva dalla fissione di nuclei di elementi pesanti come l'uranio, ne genera ancora di più fondendo i nuclei di elementi leggeri (come gli isotopi dell'idrogeno) in uno pesante (come l'elio).
Perché è preferibile la fusione nucleare?
In una reazione termonucleare, che consiste nella fusione dei nuclei degli elementi chimici in essa coinvolti, viene generata molta più energia per unità di massa di un dispositivo fisico che in una pura bomba atomica che attua una reazione di fissione nucleare.
In una bomba atomica, il combustibile nucleare fissile rapidamente, sotto l'azione dell'energia di detonazione di esplosivi convenzionali, viene combinato in un piccolo volume sferico, dove viene creata la sua cosiddetta massa critica e inizia la reazione di fissione. In questo caso, molti neutroni rilasciati da nuclei fissili provocheranno la fissione di altri nuclei nella massa di combustibile, che rilasciano anch'essi ulteriori neutroni, il che porta a una reazione a catena. Copre non più del 20% del carburante prima che la bomba esploda, o forse molto meno se le condizioni non sono ideali: ad esempio, nelle bombe atomiche Baby, sganciate su Hiroshima, e Fat Man, che ha colpito Nagasaki, l'efficienza (se tale termine può essere applicato a tutti loro) applicare) erano solo l'1,38% e il 13%, rispettivamente.
La fusione (o fusione) dei nuclei copre l'intera massa della carica della bomba e dura finché i neutroni riescono a trovare il combustibile termonucleare che non ha ancora reagito. Pertanto, la massa e la potenza esplosiva di una tale bomba sono teoricamente illimitate. Tale fusione potrebbe teoricamente continuare all'infinito. In effetti, una bomba termonucleare è uno dei potenziali dispositivi apocalittici che potrebbero distruggere tutta la vita umana.
Cos'è una reazione di fusione nucleare?
Il combustibile per la reazione di fusione è l'isotopo di idrogeno deuterio o trizio. Il primo differisce dall'idrogeno ordinario in quanto nel suo nucleo, oltre a un protone, c'è anche un neutrone, e nel nucleo del trizio ci sono già due neutroni. Nell'acqua naturale, un atomo di deuterio rappresenta 7.000 atomi di idrogeno, ma fuori dalla sua quantità. contenuto in un bicchiere d'acqua, è possibile ottenere la stessa quantità di calore per reazione termonucleare, come nella combustione di 200 litri di benzina. In un incontro del 1946 con i politici, il padre della bomba all'idrogeno americana, Edward Teller, sottolineò che il deuterio fornisce più energia per grammo di peso rispetto all'uranio o al plutonio, ma costa venti centesimi al grammo rispetto a diverse centinaia di dollari per grammo di combustibile di fissione. Il trizio non si trova affatto in natura allo stato libero, quindi è molto più costoso del deuterio, con prezzo di mercato decine di migliaia di dollari al grammo, comunque il numero più grande l'energia viene rilasciata proprio nella reazione di fusione dei nuclei di deuterio e trizio, in cui si forma il nucleo di un atomo di elio e si libera un neutrone, portando via l'energia in eccesso di 17,59 MeV
D + T → 4 He + n + 17,59 MeV.
Questa reazione è mostrata schematicamente nella figura sottostante.
È molto o poco? Come sai, tutto è noto a confronto. Quindi, l'energia di 1 MeV è circa 2,3 milioni di volte superiore a quella rilasciata durante la combustione di 1 kg di petrolio. Di conseguenza, la fusione di due soli nuclei di deuterio e trizio libera tanta energia quanta ne viene rilasciata durante la combustione di 2,3∙10 6 ∙17,59 = 40,5∙10 6 kg di petrolio. Ma stiamo parlando solo di due atomi. Potete immaginare quanto fosse alta la posta in gioco nella seconda metà degli anni '40 del secolo scorso, quando iniziarono i lavori negli Stati Uniti e nell'URSS, il cui risultato fu una bomba termonucleare.
Come tutto cominciò
Nell'estate del 1942, all'inizio del progetto della bomba atomica negli Stati Uniti (Progetto Manhattan) e successivamente in un analogo programma sovietico, molto prima che fosse costruita una bomba basata sulla fissione dell'uranio, l'attenzione di alcuni partecipanti a questi programmi è stato attratto da un dispositivo che può utilizzare una reazione di fusione termonucleare molto più potente. Negli Stati Uniti, il sostenitore di questo approccio, e persino, si potrebbe dire, il suo apologeta, era Edward Teller, già citato sopra. In URSS, questa direzione è stata sviluppata da Andrei Sakharov, futuro accademico e dissidente.
Per Teller, il suo fascino per la fusione termonucleare durante gli anni della creazione della bomba atomica ha giocato piuttosto un disservizio. In qualità di membro del Progetto Manhattan, ha insistentemente chiesto il reindirizzamento dei fondi per attuare le proprie idee, il cui scopo era una bomba all'idrogeno e termonucleare, che non è piaciuta alla leadership e ha causato tensioni nelle relazioni. Poiché a quel tempo la direzione termonucleare della ricerca non era supportata, dopo la creazione della bomba atomica, Teller lasciò il progetto e si dedicò all'insegnamento, oltre che alla ricerca sulle particelle elementari.
Tuttavia, lo scoppio della Guerra Fredda, e soprattutto la creazione e il collaudo riuscito della bomba atomica sovietica nel 1949, divennero una nuova possibilità per il feroce anticomunista Teller di realizzare i suoi obiettivi. idee scientifiche. Ritorna al laboratorio di Los Alamos, dove è stata creata la bomba atomica, e, insieme a Stanislav Ulam e Cornelius Everett, inizia i calcoli.
Il principio di una bomba termonucleare
Per avviare la reazione di fusione nucleare, è necessario riscaldare istantaneamente la carica della bomba a una temperatura di 50 milioni di gradi. Lo schema della bomba termonucleare proposto da Teller utilizza l'esplosione di una piccola bomba atomica, che si trova all'interno della cassa dell'idrogeno. Si può sostenere che ci sono state tre generazioni nello sviluppo del suo progetto negli anni '40 del secolo scorso:
- la variante Teller, nota come "classic super";
- costruzioni più complesse, ma anche più realistiche, di più sfere concentriche;
- la versione finale del progetto Teller-Ulam, che è la base di tutti i sistemi di armi termonucleari oggi in funzione.
Anche le bombe termonucleari dell'URSS, all'origine della cui creazione c'era Andrei Sakharov, hanno attraversato fasi di progettazione simili. Apparentemente, in modo del tutto indipendente e indipendente dagli americani (cosa che non si può dire della bomba atomica sovietica, creata dagli sforzi congiunti di scienziati e ufficiali dell'intelligence che lavoravano negli Stati Uniti) ha attraversato tutte le fasi di progettazione di cui sopra.
Le prime due generazioni avevano la proprietà di avere una successione di "strati" interconnessi, ognuno dei quali rafforzava qualche aspetto della precedente, e in alcuni casi si stabiliva un feedback. Non c'era una netta divisione tra la bomba atomica primaria e quella termonucleare secondaria. Al contrario, il progetto Teller-Ulam di una bomba termonucleare distingue nettamente tra un'esplosione primaria, un'esplosione secondaria e, se necessario, un'altra.
Il dispositivo di una bomba termonucleare secondo il principio Teller-Ulam
Molti dei suoi dettagli sono ancora classificati, ma vi è la ragionevole certezza che tutte le armi termonucleari ora disponibili utilizzino come prototipo un dispositivo creato da Edward Telleros e Stanislav Ulam, in cui viene utilizzata una bomba atomica (cioè una carica primaria) per generare radiazioni , comprime e riscalda il combustibile per la fusione. Andrei Sakharov in Unione Sovietica apparentemente ha inventato in modo indipendente un concetto simile, che ha chiamato "la terza idea".
Schematicamente, il dispositivo di una bomba termonucleare in questa forma di realizzazione è mostrato nella figura seguente.
Era cilindrico, con una bomba atomica primaria approssimativamente sferica a un'estremità. La carica termonucleare secondaria nei primi campioni, ancora non industriali, proveniva dal deuterio liquido, poco dopo divenne solida da un composto chimico chiamato deuteruro di litio.
Il fatto è che l'idruro di litio LiH è stato a lungo utilizzato nell'industria per il trasporto senza pallone dell'idrogeno. Gli sviluppatori della bomba (questa idea è stata utilizzata per la prima volta in URSS) hanno semplicemente proposto di prendere il suo isotopo di deuterio invece dell'idrogeno ordinario e di combinarlo con il litio, poiché è molto più facile realizzare una bomba con una solida carica termonucleare.
La forma della carica secondaria era un cilindro posto in un contenitore con un guscio di piombo (o uranio). Tra le cariche c'è uno scudo di protezione dai neutroni. Lo spazio tra le pareti del contenitore con combustibile termonucleare e il corpo della bomba è riempito con una plastica speciale, solitamente polistirolo. Il corpo della bomba stessa è realizzato in acciaio o alluminio.
Queste forme sono cambiate nei progetti recenti come quello mostrato nella figura sottostante.
In esso, la carica primaria è appiattita, come un'anguria o un pallone da football americano, e la carica secondaria è sferica. Tali forme si adattano molto più efficacemente al volume interno delle testate missilistiche coniche.
Sequenza di esplosione termonucleare
Quando la bomba atomica primaria esplode, nei primi istanti di questo processo viene generata una potente radiazione di raggi X (flusso di neutroni), che viene parzialmente bloccata dallo scudo di neutroni e viene riflessa dal rivestimento interno dell'involucro che circonda la bomba atomica secondaria carica, in modo che i raggi X cadano simmetricamente su di esso per tutta la sua lunghezza.
Durante le fasi iniziali di una reazione di fusione, i neutroni di un'esplosione atomica vengono assorbiti dal riempitivo di plastica per evitare che il combustibile si riscaldi troppo rapidamente.
I raggi X provocano la comparsa di una schiuma plastica inizialmente densa che riempie lo spazio tra la custodia e la carica secondaria, che si trasforma rapidamente in uno stato di plasma che riscalda e comprime la carica secondaria.
Inoltre, i raggi X vaporizzano la superficie del contenitore che circonda la carica secondaria. La sostanza del contenitore, evaporando simmetricamente rispetto a questa carica, acquisisce un certo impulso diretto dal suo asse, e gli strati della carica secondaria, secondo la legge di conservazione della quantità di moto, ricevono un impulso diretto verso l'asse del dispositivo . Il principio qui è lo stesso di un razzo, solo se immaginiamo che il carburante del razzo sia disperso simmetricamente dal suo asse e il corpo sia compresso verso l'interno.
Come risultato di tale compressione del combustibile termonucleare, il suo volume diminuisce migliaia di volte e la temperatura raggiunge il livello dell'inizio della reazione di fusione nucleare. Esplode una bomba termonucleare. La reazione è accompagnata dalla formazione di nuclei di trizio, che si fondono con i nuclei di deuterio originariamente presenti nella carica secondaria.
Le prime cariche secondarie furono costruite attorno ad un nucleo di asta di plutonio, chiamato informalmente "candela", che entrò in una reazione di fissione nucleare, cioè fu effettuata un'altra, ulteriore esplosione atomica per innalzare ancora di più la temperatura per garantire la inizio della reazione di fusione nucleare. Si ritiene ora che sistemi di compressione più efficienti abbiano eliminato la "candela", consentendo un'ulteriore miniaturizzazione del design della bomba.
Operazione Edera
Questo era il nome dato ai test delle armi termonucleari americane nelle Isole Marshall nel 1952, durante i quali fu fatta esplodere la prima bomba termonucleare. Si chiamava Ivy Mike ed è stato costruito secondo il tipico schema Teller-Ulam. La sua carica termonucleare secondaria era posta in un contenitore cilindrico, che era un recipiente Dewar isolato termicamente con combustibile termonucleare sotto forma di deuterio liquido, lungo l'asse del quale passava una "candela" di 239 plutonio. Il Dewar, a sua volta, era ricoperto da uno strato di 238-uranio del peso di oltre 5 tonnellate, che evaporò durante l'esplosione, fornendo una compressione simmetrica del combustibile di fusione. Il contenitore con le cariche primarie e secondarie era posto in una cassa d'acciaio larga 80 pollici e lunga 244 pollici con pareti spesse 10-12 pollici, che era il più grande esempio di prodotto lavorato fino a quel momento. La superficie interna della custodia è stata rivestita con fogli di piombo e polietilene per riflettere le radiazioni dopo l'esplosione della carica primaria e creare un plasma che riscalda la carica secondaria. L'intero dispositivo pesava 82 tonnellate. Una vista del dispositivo poco prima dell'esplosione è mostrata nella foto sotto.
Il primo test di una bomba termonucleare ebbe luogo il 31 ottobre 1952. La potenza dell'esplosione era di 10,4 megatoni. Attol Eniwetok, su cui è stato prodotto, è stato completamente distrutto. Il momento dell'esplosione è mostrato nella foto qui sotto.
L'URSS dà una risposta simmetrica
Il primato termonucleare statunitense non durò a lungo. Il 12 agosto 1953, nel sito di test di Semipalatinsk, fu testata la prima bomba termonucleare sovietica RDS-6, sviluppata sotto la guida di Andrei Sakharov e Yuli Khariton, ma piuttosto un dispositivo da laboratorio, ingombrante e altamente imperfetto. Gli scienziati sovietici, nonostante la bassa potenza di soli 400 kg, hanno testato munizioni completamente finite con combustibile termonucleare sotto forma di deuterio di litio solido e non di deuterio liquido, come gli americani. A proposito, va notato che nella composizione del deuteruro di litio viene utilizzato solo l'isotopo 6 Li (questo è dovuto alle peculiarità del passaggio delle reazioni termonucleari), e in natura è miscelato con l'isotopo 7 Li. Pertanto, sono state costruite strutture speciali per la separazione degli isotopi di litio e la selezione di soli 6 Li.
Raggiungimento del limite di potenza
Seguì un decennio di ininterrotta corsa agli armamenti, durante il quale la potenza delle munizioni termonucleari aumentò continuamente. Infine, il 30 ottobre 1961, la più potente bomba termonucleare che fosse mai stata costruita e testata, conosciuta in Occidente come la Tsar Bomba, fu fatta esplodere in aria sopra il sito di test di Novaya Zemlya in aria a un'altitudine di circa 4 km.
Questa munizione a tre stadi è stata effettivamente sviluppata come una bomba da 101,5 megatoni, ma il desiderio di ridurre la contaminazione radioattiva del territorio ha costretto gli sviluppatori ad abbandonare il terzo stadio con una capacità di 50 megatoni e ridurre la resa stimata del dispositivo a 51,5 megatoni. Allo stesso tempo, 1,5 megatoni era la potenza di esplosione della carica atomica primaria e il secondo stadio termonucleare avrebbe dovuto darne altri 50. La potenza di esplosione effettiva era fino a 58 megatoni L'aspetto della bomba è mostrato nella foto sotto .
Le sue conseguenze furono impressionanti. Nonostante l'altezza dell'esplosione molto significativa di 4000 m, la palla di fuoco incredibilmente luminosa ha quasi raggiunto la Terra con il suo bordo inferiore e ha raggiunto un'altezza di oltre 4,5 km con il suo bordo superiore. La pressione al di sotto del punto di scoppio era sei volte la pressione di picco dell'esplosione di Hiroshima. Il lampo di luce era così luminoso che poteva essere visto a una distanza di 1000 chilometri, nonostante il tempo nuvoloso. Uno dei partecipanti al test ha visto un lampo luminoso attraverso occhiali scuri e ha sentito gli effetti di un impulso termico anche a una distanza di 270 km. Di seguito è mostrata una foto del momento dell'esplosione.
Allo stesso tempo, è stato dimostrato che il potere di una carica termonucleare non ha davvero limiti. Dopotutto, bastava completare la terza fase e la capacità progettuale sarebbe stata raggiunta. Ma puoi aumentare ulteriormente il numero di passaggi, poiché il peso dello zar Bomba non superava le 27 tonnellate. La vista di questo dispositivo è mostrata nella foto qui sotto.
Dopo questi test, è diventato chiaro a molti politici e militari sia in URSS che negli Stati Uniti che la corsa agli armamenti nucleari aveva raggiunto il suo limite e che doveva essere fermata.
La Russia moderna ha ereditato l'arsenale nucleare dell'URSS. Oggi le bombe termonucleari russe continuano a fungere da deterrente per coloro che cercano l'egemonia mondiale. Speriamo che svolgano il loro ruolo solo di deterrente e non vengano mai fatti saltare in aria.
Il sole come reattore a fusione
È noto che la temperatura del Sole, più precisamente del suo nucleo, che raggiunge i 15.000.000 di °K, si mantiene grazie al flusso continuo di reazioni termonucleari. Tuttavia, tutto ciò che abbiamo potuto apprendere dal testo precedente parla della natura esplosiva di tali processi. Allora perché il sole non esplode come una bomba termonucleare?
Il fatto è che con un'enorme percentuale di idrogeno nella composizione della massa solare, che raggiunge il 71%, la proporzione del suo isotopo di deuterio, i cui nuclei possono solo partecipare alla reazione di fusione termonucleare, è trascurabile. Il fatto è che i nuclei stessi di deuterio si formano a seguito della fusione di due nuclei di idrogeno, e non solo una fusione, ma con il decadimento di uno dei protoni in un neutrone, positrone e neutrino (il cosiddetto decadimento beta) , che è un evento raro. In questo caso, i nuclei di deuterio risultanti sono distribuiti abbastanza uniformemente sul volume del nucleo solare. Pertanto, con le sue enormi dimensioni e massa, singoli e rari centri di reazioni termonucleari di potenza relativamente bassa sono, per così dire, distribuiti sull'intero nucleo del Sole. Il calore rilasciato durante queste reazioni chiaramente non è sufficiente per bruciare istantaneamente tutto il deuterio nel Sole, ma è sufficiente per riscaldarlo fino a una temperatura che assicuri la vita sulla Terra.
Sergey LESKOV
Il 12 agosto 1953, la prima bomba all'idrogeno al mondo fu testata nel sito di test di Semipalatinsk. Era il quarto test sovietico di un'arma nucleare. Il potere della bomba, che aveva codice segreto"Prodotto RDS-6s", ha raggiunto i 400 kilotoni, 20 volte di più delle prime bombe atomiche negli Stati Uniti e nell'URSS. Dopo il test, Kurchatov si è rivolto al 32enne Sakharov con un profondo inchino: "Grazie, salvatore della Russia!"
Quale è meglio - Bee Line o MTS? Uno dei problemi più urgenti della vita quotidiana russa. Mezzo secolo fa, in una ristretta cerchia di fisici nucleari, la domanda era altrettanto acuta: cosa è meglio: una bomba atomica o una bomba all'idrogeno, che è anche termonucleare? La bomba atomica, fabbricata dagli americani nel 1945 e noi nel 1949, è costruita sul principio del rilascio di energia colossale mediante la scissione di nuclei pesanti di uranio o plutonio artificiale. Una bomba termonucleare è costruita su un principio diverso: l'energia viene rilasciata dalla fusione di isotopi leggeri di idrogeno, deuterio e trizio. I materiali basati su elementi leggeri non hanno una massa critica, che è stata una delle principali sfide progettuali nella bomba atomica. Inoltre, la sintesi di deuterio e trizio rilascia 4,2 volte più energia rispetto alla fissione di nuclei della stessa massa di uranio-235. In breve, la bomba all'idrogeno è un'arma molto più potente della bomba atomica.
In quegli anni, il potere distruttivo della bomba all'idrogeno non spaventava nessuno degli scienziati. Il mondo entrò nell'era della Guerra Fredda, il maccartismo infuriava negli Stati Uniti e un'altra ondata di rivelazioni sorse in URSS. Solo Pyotr Kapitsa si è concesso iniziative, che non si è nemmeno presentato alla solenne riunione dell'Accademia delle scienze in occasione del 70 ° compleanno di Stalin. Si è discussa la questione della sua espulsione dai ranghi dell'Accademia, ma la situazione è stata salvata dal presidente dell'Accademia delle scienze Sergei Vavilov, il quale ha osservato che il primo ad essere escluso è stato lo scrittore classico Sholokhov, che lesina su tutti gli incontri senza eccezione.
Nella creazione della bomba atomica, come sapete, i dati dell'intelligence hanno aiutato gli scienziati. Ma i nostri agenti hanno quasi rovinato la bomba all'idrogeno. Le informazioni ottenute dal famoso Klaus Fuchs portarono a un vicolo cieco sia per i fisici americani che per quelli sovietici. Il gruppo sotto il comando di Zeldovich ha perso 6 anni per verificare i dati errati. L'intelligence ha fornito l'opinione del famoso Niels Bohr sull'irrealtà della "superbomba". Ma l'URSS aveva le sue idee, dimostrare le cui prospettive a Stalin e Beria, che stavano "inseguendo" la bomba atomica con forza e forza, non era facile e rischioso. Questa circostanza non deve essere dimenticata nelle dispute inutili e stupide su chi ha lavorato di più sulle armi nucleari: l'intelligence sovietica o la scienza sovietica.
Il lavoro sulla bomba all'idrogeno è stata la prima corsa intellettuale nella storia umana. Per creare una bomba atomica, era importante, prima di tutto, risolvere problemi di ingegneria, avviare lavori su larga scala in miniere e mietitrebbie. La bomba all'idrogeno, d'altra parte, ha portato all'emergere di nuove aree scientifiche: la fisica del plasma ad alta temperatura, la fisica delle densità di energia ultraelevata e la fisica delle pressioni anomale. Per la prima volta ho dovuto ricorrere all'aiuto della modellazione matematica. In ritardo rispetto agli Stati Uniti nel campo dei computer (i dispositivi di von Neumann erano già in uso all'estero), i nostri scienziati hanno compensato con ingegnosi metodi computazionali su primitive macchine addizionatrici.
In una parola, è stata la prima battaglia di ingegno al mondo. E l'URSS ha vinto questa battaglia. Andrei Sakharov, un normale impiegato del gruppo Zeldovich, ha escogitato uno schema alternativo per la bomba all'idrogeno. Già nel 1949 propose l'idea originale del cosiddetto "puff", in cui l'uranio-238 economico veniva utilizzato come materiale nucleare efficace, considerato spazzatura nella produzione di uranio per armi. Ma se questo "rifiuto" viene bombardato da neutroni di fusione, che sono 10 volte più energivori dei neutroni di fissione, allora l'uranio-238 inizia a fissione e il costo di produzione di ogni kiloton diminuisce molte volte. Il fenomeno della compressione della ionizzazione del combustibile termonucleare, che divenne la base della prima bomba all'idrogeno sovietica, è ancora chiamato "saccarizzazione". Vitaly Ginzburg ha proposto il deuteruro di litio come combustibile.
Il lavoro sulle bombe atomiche e all'idrogeno procedeva in parallelo. Anche prima dei test della bomba atomica nel 1949, Vavilov e Khariton informarono Beria della "sloika". Dopo la famigerata direttiva del presidente Truman all'inizio del 1950, in una riunione del Comitato speciale presieduto da Beria, si decise di accelerare i lavori sul progetto Sacharov con un TNT equivalente a 1 megaton e un periodo di prova nel 1954.
Il 1° novembre 1952, presso l'atollo di Elugelub, gli Stati Uniti testarono il dispositivo termonucleare Mike con un rilascio di energia di 10 megatoni, 500 volte più potente della bomba sganciata su Hiroshima. Tuttavia, "Mike" non era una bomba: una struttura gigante delle dimensioni di una casa a due piani. Ma la potenza dell'esplosione è stata sorprendente. Il flusso di neutroni era così grande che furono scoperti due nuovi elementi, l'einsteinio e il fermio.
Tutte le forze furono lanciate contro la bomba all'idrogeno. Il lavoro non è stato rallentato né dalla morte di Stalin né dall'arresto di Beria. Infine, il 12 agosto 1953, la prima bomba all'idrogeno al mondo fu testata a Semipalatinsk. Le conseguenze ambientali furono terribili. La quota della prima esplosione per l'intero periodo dei test nucleari a Semipalatinsk rappresenta l'82% dello stronzio-90 e il 75% del cesio-137. Ma poi nessuno ha pensato alla contaminazione radioattiva, così come all'ecologia in generale.
La prima bomba all'idrogeno fu la ragione del rapido sviluppo della cosmonautica sovietica. Dopo i test nucleari, al Korolyov Design Bureau è stato affidato il compito di sviluppare un missile balistico intercontinentale per questa carica. Questo razzo, chiamato "sette", ha lanciato nello spazio il primo satellite artificiale della Terra, e su di esso è stato lanciato il primo cosmonauta del pianeta, Yuri Gagarin.
Il 6 novembre 1955 fu effettuato per la prima volta il test di una bomba all'idrogeno sganciata da un aereo Tu-16. Negli Stati Uniti, il lancio della bomba all'idrogeno non ebbe luogo fino al 21 maggio 1956. Ma si è scoperto che anche la prima bomba di Andrei Sakharov era un vicolo cieco e non è mai stata testata di nuovo. Anche prima, il 1 marzo 1954, vicino all'atollo di Bikini, gli Stati Uniti fecero esplodere una carica di potenza inaudita: 15 megatoni. Si basava sull'idea di Teller e Ulam sulla compressione di un assemblaggio termonucleare non mediante energia meccanica e un flusso di neutroni, ma mediante la radiazione della prima esplosione, il cosiddetto iniziatore. Dopo il calvario, che si è trasformato in vittime tra la popolazione civile, Igor Tamm ha chiesto ai suoi colleghi di abbandonare tutte le idee precedenti, anche l'orgoglio nazionale della "sloika" e di trovare un modo fondamentalmente nuovo: "Tutto ciò che abbiamo fatto finora non serve usare a chiunque. Siamo disoccupati. Sono sicuro che in pochi mesi raggiungeremo l'obiettivo”.
E già nella primavera del 1954, i fisici sovietici ebbero l'idea di un iniziatore esplosivo. La paternità dell'idea appartiene a Zeldovich e Sakharov. Il 22 novembre 1955, un Tu-16 sganciò una bomba con una capacità di progetto di 3,6 megatoni sul sito di test di Semipalatinsk. Durante questi test ci furono morti, il raggio di distruzione raggiunse i 350 km, Semipalatinsk soffrì.
Davanti c'era una corsa agli armamenti nucleari. Ma nel 1955 divenne chiaro che l'URSS aveva raggiunto la parità nucleare con gli Stati Uniti.